分子模拟/膜渗透性

双棕榈酰磷脂酰胆碱双层的 0.1 纳秒分子动力学模拟。模拟使用 NAMD 2.10 和 CHARMM36 脂质力场进行。为了清晰起见，省略了脂质尾部的氢原子。

溶质穿过膜的通量由其渗透系数 P 和跨双层的浓度梯度 (ΔC) 计算得出。

$J=-P\cdot \Delta C$

P 可以使用溶解度-扩散模型通过分子模拟计算，

${\frac {1}{P}}=\int _{-L}^{L}{\frac {e^{w(z)/{k_{B}T}}}{D(z)}}dz$

w(z) 是溶质沿跨膜轴 z 的平均力势。D(z) 是扩散系数曲线。区间 [L,-L] 跨越膜。

推导

溶解度扩散模型可以从能斯特-普朗克方程推导出来，

$J(z)=-D(z){\frac {{\textrm {d}}C(z)}{{\textrm {d}}z}}-C(z)D(z){\frac {{\textrm {d}}\left(w(z)/k_{B}T\right)}{{\textrm {d}}z}}$

在这个方程中，J(z) 是深度为 z 时溶质穿过膜的通量。C(z) 是溶质的浓度。w(z) 和 D(z) 分别是平均力势和扩散率。